CN115369760A - 一种桥梁主体的检修机器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种桥梁主体的检修机器，用于提供一种能够进行近距离精检且操控性较好的检修机器，包括：负载检修机器人、锚固牵引机器人和卷扬机；锚固牵引机器人包括驱动模块和夹持模块，驱动模块用于驱动锚固牵引机器人运动到轨道的预设位置，夹持模块用于将锚固牵引机器人固定在轨道的预设位置；当多个锚固牵引机器人分别固定在轨道的不同预设位置时，多个卷扬机通过卷放或卷收牵引绳索，控制负载检修机器人的位置，以使负载检修机器人对桥梁主体进行检修。负载检修机器人在牵引绳索的牵动下，能够对桥梁主体进行近距离的精检。

Description

一种桥梁主体的检修机器

技术领域

本申请实施例涉及桥梁检修领域，具体涉及一种桥梁主体的检修机器。

背景技术

目前，桥梁桥梁主体维护检修以人工方式为主。检修桥塔时，大多采用在桥顶上挂载吊篮小车，利用拉绳搭载检测人员沿桥塔面移动巡视。吊篮小车易对桥塔表面造成二次破坏，并且需要工人长期处在百米高空做业。检修桥墩时，大多采用检测人员沿桥墩面移动巡视。人工方式下工作环境恶劣，工作量大，效率低下，阻隔交通，存在安全隐患。

除了人工方式，还可以采用无人机巡检方式。检修桥塔时，对桥塔表面缺陷进行远距离拍摄和外观粗检。检修桥墩时，对桥墩水面以上表面缺陷进行远距离拍摄和外观粗检。无人机巡检方式不能对桥梁主体表面进行精检。无人机巡检方式还因为存在检测盲区、星定位信号干扰等问题，对操控人员要求极高。

因此，对于桥梁桥梁主体的表观破损开裂检测以及局部维修问题，需要研究一种能够进行近距离精检且操控性较好的检修机器。

发明内容

本申请实施例提供了一种桥梁主体的检修机器，用于提供一种能够进行近距离精检且操控性较好的检修机器。

本申请实施例提供了一种桥梁主体的检修机器，包括：至少一个负载检修机器人、多个锚固牵引机器人和多个卷扬机；

至少一个负载检修机器人中的部分或全部，与多个锚固牵引机器人中的部分或全部，通过牵引绳索连接，且每个锚固牵引机器人至少与一个负载检修机器人通过牵引绳索连接；

多个卷扬机设置于负载检修机器人和/或锚固牵引机器人，且每个卷扬机分别用于卷收或卷放一组牵引绳索，以改变负载检修机器人与锚固牵引机器人之间的相对位置；

锚固牵引机器人包括驱动模块和夹持模块，驱动模块用于驱动锚固牵引机器人运动到轨道的预设位置，夹持模块用于将锚固牵引机器人固定在轨道的预设位置；

当多个锚固牵引机器人分别固定在轨道的不同预设位置时，多个卷扬机通过卷放或卷收牵引绳索，控制负载检修机器人的位置，以使负载检修机器人对桥梁主体进行检修。

本申请实施例的一种实现方式中，桥梁主体的检修机器包括多个负载检修机器人，多个负载检修机器人包括第一组负载检修机器人和第二组负载检修机器人；

第一组负载检修机器人通过牵引绳索与锚固牵引机器人连接，且通过牵引绳索与第二组负载检修机器人连接；第二组负载检修机器人仅通过牵引绳索与第一组负载检修机器人连接，不通过牵引绳索与锚固牵引机器人连接。

本申请实施例的一种实现方式中，第一组负载检修机器人包括第一负载检修机器人和第二负载检修机器人，第二组负载检修机器人包括第三负载检修机器人；

第一负载检修机器人、第二负载检修机器人和第三负载检修机器人，两两之间通过牵引绳索连接；

多个锚固牵引机器人分为两组，即第一组锚固牵引机器人和第二组锚固牵引机器人；第一组锚固牵引机器人通过牵引绳索与第一负载检修机器人连接；第二组锚固牵引机器人通过牵引绳索与第二负载检修机器人连接。

本申请实施例的一种实现方式中，桥梁主体的检修机器，包括多个负载检修机器人；

每个负载检修机器人与多个锚固牵引机器人中的部分通过牵引绳索连接；多个锚固牵引机器人中的至少一个与两个或两个以上负载检修机器人通过牵引绳索连接。

本申请实施例的一种实现方式中，多个负载检修机器人包括第一负载检修机器人和第二负载检修机器人，多个锚固牵引机器人包括第一锚固牵引机器人、第二锚固牵引机器人和第三锚固牵引机器人；

第一负载检修机器人和第一锚固牵引机器人通过牵引绳索连接；第二负载检修机器人和第二铸造检修机器人通过牵引绳索连接；

第三锚固牵引机器人通过牵引绳索连接第一负载检修机器人和第二负载检修机器人。

本申请实施例的一种实现方式中，负载检修机器人包括吸附模块；

吸附模块设置在负载检修机器人的底部，吸附模块能够抽吸形成负压，使得负载检修机器人吸附在桥梁主体的表面。

本申请实施例的一种实现方式中，负载检修机器人包括涵道推进模块；

涵道推进模块设置在负载检修机器人的背部，涵道推进模块能够形成推力，推力方向由负载检修机器人的背部指向负载检修机器人的底部。

本申请实施例的一种实现方式中，负载检修机器人包括主体车；

主体车包括车体和至少三个车轮，车轮设置在车体的边缘，吸附模块设置在车体的底部，涵道推进模块设置在车体的背部。

本申请实施例的一种实现方式中，负载检修机器人包括检修机械臂和视觉模块；

检修机械臂的末端安装视觉模块。

本申请实施例的一种实现方式中，卷扬机包括卷扬电机、卷盘、出入线口结构、调整电机、传动件、双向螺杆和调整螺母；

卷扬电机的输出端连接卷盘，卷盘旋转卷收或卷放牵引绳索；

调整电机的输出端连接传动件的输入端，传动件的输出端连接双向螺杆；

调整螺母与双向螺杆配合，双向螺杆沿同一方向旋转时，调整螺母沿双向螺杆的轴线往复运动，往复运动两端之间具有预设距离，预设距离小于或等于卷盘的轴向厚度；

出入线口结构的第一端固定连接调整螺母，牵引绳索穿过出入线口结构；

卷扬机还包括滑块和导轨；

导轨与双向螺杆平行设置，出入线口结构的第二端固定连接滑块，滑块能够沿导轨滑动，以使得出入线口结构能够在导轨和双向螺杆间运动。

本申请实施例的一种实现方式中，卷扬电机和调整电机为同一电机。

本申请实施例的一种实现方式中，夹持模块包括抱爪对和蜗轮蜗杆；

一个抱爪对的两组抱爪在两组蜗轮蜗杆的驱动下开闭，两组蜗轮蜗杆的蜗轮固定在抱爪的根部，两组蜗轮蜗杆的蜗杆由同一轴连接。

本申请实施例的一种实现方式中，锚固牵引机器人的驱动模块包括多个旋翼机构；

多个旋翼机构以夹持模块为中心圆周均匀分布，或以抱爪对的轴线为轴对称分布；

驱动模块还包括滚球形外壳；

旋翼机构设置在滚球形外壳内，滚球形外壳为镂空结构。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请实施例中，锚固牵引机器人能够移动到轨道的预设位置并锚固在预设位置。在锚固牵引机器人锚固在轨道的预设位置时，利用卷扬机卷放卷收牵引绳索控制负载检修机器人相对锚固牵引机器人的位置，也就控制了负载检修机器人相对于桥梁主体的位置。使用牵引绳索，相比于使用无人机，更加稳定使得操控性更好，且载荷能力更高。负载检修机器人在牵引绳索的牵动下，能够对桥梁主体进行近距离的精检。

附图说明

图1是本申请实施例的桥梁主体的检修机器的一种工作状态的示意图；

图2至图3是本申请实施例的桥梁主体的检修机器的另一种工作状态的示意图；

图4是本申请实施例的桥梁主体的检修机器的负载检修机器人的立体图；

图5是本申请实施例的桥梁主体的检修机器的卷扬机的立体图；

图6是本申请实施例的桥梁主体的检修机器的掌足夹持模块的立体图；

图7是本申请实施例的桥梁主体的检修机器的锚固牵引机器人的立体图；

附图标记：

1-负载检修机器人；101-吸附模块；102-涵道推进模块；103-检修机械臂；

2-锚固牵引机器人；3-缆索；4-牵引绳索；

5-卷扬机；501-卷盘；502-出入线口结构；503-同步带；504-双向螺杆；505-调整螺母；506-卷扬电机；507-滑块；508-导轨；

6-夹持模块；601-抱爪；602-柔性覆面材料；603-蜗轮蜗杆；604-同步带；605-抱紧驱动电机；606-减速器；

7-绳索牵引模块；8-驱动模块；9-视觉模块；10-水面；11-栏杆；12-桥塔；13-桥墩。

具体实施方式

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

桥梁主体包括桥塔12和桥墩13，桥塔12也可以称为桥梁主塔。本申请实施例的桥梁主体的检修机器可以仅用于检修桥塔12或桥墩13，也可以同时用于检修桥塔12和桥墩13。

轨道可以是缆索3或栏杆11。检修桥塔12时，轨道是缆索3。斜拉桥有拉索，悬索桥有主缆和悬索，此处的缆索3可以是拉索或悬索。检修桥墩13时，轨道是栏杆11。锚固牵引机器人2可以沿轨道运动，也可以脱离轨道运动。

拉索类桥梁的关键受力构件是桥塔12和桥墩13，一般由钢筋水泥模块构成，桥塔12承受多根拉索的拉力作用，桥墩13承受整座桥梁的重力作用。据统计，我国桥梁的实际寿命普遍低于设计的30年寿命。桥梁主体部分的开裂、破损等情况会给桥梁带来极大的安全隐患。及时发现桥梁主体的损伤并修补，将大幅减少雨水渗透，有效延长桥梁寿命。

目前，桥梁桥墩13维护检修以人工方式为主，大多采用检测人员沿桥墩13面移动巡视。该方法工作量大，效率低下，存在安全隐患。桥梁主塔维护检修以人工方式为主，大多采用在桥顶上挂载吊篮，利用拉绳搭载检测人员沿桥塔12面移动巡视。该方法吊篮小车易对桥塔12表面造成二次破坏，并且工人长期处在百米高空做业，环境恶劣，工作量大，效率低下，阻隔交通，存在安全隐患。

也有单位采用无人机巡检方式，仅能对桥塔12表面和桥墩13水面10以上表面缺陷进行远距离拍摄和外观粗检，不能对桥墩13表面进行精检及进行修补作业，且存在检测盲区、星定位信号干扰等问题，对操控人员要求极高。

为了提高桥梁安全监管和运维水平，研制能够在大跨度桥梁主体表面上在线自主攀爬、检测及维修的智能机器人装备，是桥梁管养行业亟待解决的重大课题，具有重要的社会意义和明显的经济效益。桥梁主体检修机器人的应用可大幅降低工人作业风险，提高桥梁运检效率和质量、降低管养成本，有利于桥梁主体状态工作状态的长期监测、病害预防及处置。

针对桥梁主体的病害及损伤检测维修需求，研制拥有自主知识产权的具有高速度、高载荷、高可靠、全覆盖检测、可自主局部修补等特性的仿生攀爬式桥梁主体检修机器人系统，解决桥梁主体自主检测维修问题。桥梁养护人员可在桥面远程操控机器人在桥梁桥塔12上攀附爬升和自主越障，机器人携带检测设备对桥梁桥塔12表面和内部进行观测检查，将观测数据传回操控后台进行分析评估。同时，机器人携带桥梁主体修补专用工具，对桥梁桥塔12进行局部维修，从而实现桥梁主体的高效初检、损伤评估与局部维修等一体化作业服务，成为桥检领域的便捷工具，极大提高桥梁桥塔12检修工作的效率、准确度和安全性。

本申请实施例提供了一种桥梁主体的检修机器，包括：至少一个负载检修机器人1、多个锚固牵引机器人2和多个卷扬机5。

至少一个负载检修机器人1中的部分或全部，与多个锚固牵引机器人2中的部分或全部，通过牵引绳索4连接，且每个锚固牵引机器人2至少与一个负载检修机器人1通过牵引绳索4连接。一组牵引绳索4的两端有两种可能，一种是牵引绳索4的两端都是负载检修机器人1；另一种是牵引绳索4的一端是锚固牵引机器人2，另一端是负载检修机器人1。锚固牵引机器人2和负载检修机器人1之间的连接可以是一对一、一对多或多对一，也就是一个锚固牵引机器人2仅连接一个负载检修机器人1；一个负载检修机器人1仅连接一个锚固牵引机器人2；一个锚固牵引机器人2仅连接一个负载检修机器人1，且一个负载检修机器人1仅连接一个锚固牵引机器人2；一个锚固牵引机器人2连接多个负载检修机器人1；多个锚固牵引机器人2连接一个负载检修机器人1。

多个卷扬机5设置于负载检修机器人1和/或锚固牵引机器人2，且每个卷扬机5分别用于卷收或卷放一组牵引绳索4，以改变负载检修机器人1与锚固牵引机器人2之间的相对位置。一组牵引绳索4可以是一根牵引绳索4或相互配合的多根牵引绳索4，此处以一组牵引绳索4是一根牵引绳索4为例进行说明。多个卷扬机5可以都安装在负载检修机器人1；也可以分别安装在各个锚固牵引机器人2；还可以一些安装在负载检修机器人1，另一部分安装在锚固牵引机器人2。多个卷扬机5的控制器相互通信，或者多个卷扬机5由同一控制器控制，精确控制负载检修机器人1与多个锚固牵引机器人2的相对位置。

锚固牵引机器人2包括驱动模块8和夹持模块6，驱动模块8用于驱动锚固牵引机器人2运动到轨道的预设位置，夹持模块6用于将锚固牵引机器人2固定在轨道的预设位置。驱动模块8和夹持模块6固定连接。驱动模块8提供动力使得锚固牵引机器人2能够到达轨道的预设位置。锚固牵引机器人2在到达轨道的预设位置后，夹持模块6夹紧轨道，使得锚固牵引机器人2固定在轨道的预设位置。当需要更换到下一个预设位置时，夹持模块6放开轨道，驱动模块8提供动力使得锚固牵引机器人2前往下一个预设位置。

当多个锚固牵引机器人2分别固定在轨道的不同预设位置时，多个卷扬机5通过卷放或卷收多组牵引绳索4，控制负载检修机器人1的位置，以使负载检修机器人1对桥梁主体进行检修。多个锚固牵引机器人2固定在不同预设位置。在卷扬机5的卷放或卷收下，牵引绳索4被放出的长度发生改变，使得负载检修机器人1的位置发生改变。通过控制牵引绳索4被放出的长度，就能准确调度和定位负载检修机器人1。

负载检修机器人1也可以称为桥梁检修机器人、桥梁负载检修机器人1或检修机器人。

本申请实施例中，锚固牵引机器人2能够移动到轨道的预设位置并锚固在预设位置。在锚固牵引机器人2锚固在轨道的预设位置时，利用卷扬机5卷放卷收牵引绳索4控制负载检修机器人1相对锚固牵引机器人2的位置，也就控制了负载检修机器人1相对于桥梁主体的位置。使用牵引绳索4，相比于使用无人机，更加稳定使得操控性更好，且载荷能力更高。负载检修机器人1在牵引绳索4的牵动下，能够对桥梁主体进行近距离的精检。

由于桥塔12和桥墩13的工作环境不同，一般来说，在检修桥塔12和桥墩13时采用的检修机器具有不同的形态，以下分别举例说明：

一、检修桥墩13：

桥梁主体的检修机器人可以仅包括一个负载检修机器人1。多个锚固牵引机器人2以桥梁的栏杆11为轨道，负载检修机器人1与各个锚固牵引机器人2通过牵引绳索4连接。锚固牵引机器人2锚固在栏杆11，负载检修机器人1在自身重力的作用下向下拉紧牵引绳索4。卷扬机5卷放或卷收牵引绳索4，使得负载检修机器人1在桥墩13表面扫描式检测，检测的范围可以包括水面10以上部分和水面10以下部分。

桥梁主体的检修机器可以包括多个负载检修机器人1，多个负载检修机器人1包括第一组负载检修机器人1和第二组负载检修机器人1；

第一组负载检修机器人1通过牵引绳索4与锚固牵引机器人2连接，且通过牵引绳索4与第二组负载检修机器人1连接；第二组负载检修机器人1仅通过牵引绳索4与第一组负载检修机器人1连接，不通过牵引绳索4与锚固牵引机器人2连接。

由于桥梁的栏杆11到水面10的距离一般都比较大，锚固牵引机器人2到负载检修机器人1的距离也就比较大，牵引绳索4的放出长度比较长，此时牵引绳索4容易受到风力等外力作用而不稳定，尤其在对水面10以下部分进行检修时，负载检修机器人1和牵引绳索4还会受到水流冲击，使得负载检修机器人1出现不可控的运动。为了提高负载检修机器人1的稳定性，将负载检修机器人1分为第一组负载检修机器人1和第二组负载检修机器人1，第一组负载检修机器人1能够附着在桥墩13表面，起到稳定牵引绳索4和第二组负载检修机器人1的作用。附着的方式有多种，例如抽真空吸附、磁铁吸附、涵道推进压紧等。第一组负载检修机器人1负责稳定，第二组负载检修机器人1负责检修。

如图1所示，在一种实现方式中，第一组负载检修机器人1包括第一负载检修机器人1和第二负载检修机器人1，第二组负载检修机器人1包括第三负载检修机器人1；

第一负载检修机器人1、第二负载检修机器人1和第三负载检修机器人1，两两之间通过牵引绳索4连接；

多个锚固牵引机器人2分为两组，即第一组锚固牵引机器人2和第二组锚固牵引机器人2；第一组锚固牵引机器人2通过牵引绳索4与第一负载检修机器人1连接；第二组锚固牵引机器人2通过牵引绳索4与第二负载检修机器人1连接。

在一种实现方式中，桥梁主体的检修机器由包括：负载检修机器人1，锚固牵引机器人2，负载检修机器人1和锚固牵引机器人2之间的牵拉导向系统。牵拉导向系统包括牵引绳索4，牵引绳索4可以是钢丝绳、麻绳、尼龙绳等。锚固牵引机器人2携带高载荷掌足夹持模块6，其可移动至轨道的预设位置形成锚固点。负载检修机器人1带有高载荷的吸附模块101。负载检修机器人1和锚固牵引机器人2之间分别用牵引绳索4连接。锚固牵引机器人2分别安装在桥梁两侧护栏上。栏杆11也可以称为护栏。由此，负载检修机器人1可在牵引绳索4的牵引和提升下，可快速在该桥墩13表面区域进行扫描，发现桥墩13可能的病害；当机器人检测到特定点有异常病害时，负载检修机器人1可移动到对应位置，然后利用其自带的吸附模块101吸附在桥墩13表面，然后再进一步地进行桥墩13修补工作。通过形成多机群组协作，完成大面积桥墩13表面的检修问题。基于传统的并联绳驱机器人，将其锚固点设计成可移动式，极大拓展了机器人的检测范围及工作空间。同时，保留了并联绳驱机器人高负载、低运动惯量、可拓展性高及高容错性特点。同时，因为负载检修机器人1可同时跨越大面积桥墩13表面进行检修工作，且其运动能力不依赖桥墩13表面，机器人的越障能力和检修效率得到了极大的提高。

二、检修桥塔12：

桥梁主体的检修机器包括多个负载检修机器人1；

每个负载检修机器人1与多个锚固牵引机器人2中的部分通过牵引绳索4连接；多个锚固牵引机器人2中的至少一个与两个或两个以上负载检修机器人1通过牵引绳索4连接。每个负载检修机器人1可以与多个锚固牵引机器人2中的部分——一个或数个连接。至少一个锚固牵引机器人2与两个或两个以上负载检修机器人1连接。

如图2至图3所示，在一种实现的方式中，多个负载检修机器人1包括第一负载检修机器人1和第二负载检修机器人1，多个锚固牵引机器人2包括第一锚固牵引机器人2、第二锚固牵引机器人2和第三锚固牵引机器人2。可选的，第一锚固牵引机器人2有三个，第二锚固牵引机器人2有两三，第三锚固牵引机器人2也有一个。

第一负载检修机器人1和第一锚固牵引机器人2通过牵引绳索4连接；第二负载检修机器人1和第二锚固牵引机器人2通过牵引绳索4连接；

第三锚固牵引机器人2通过牵引绳索4连接第一负载检修机器人1和第二负载检修机器人1。三个第一锚固牵引机器人2和第三锚固牵引机器人2位于一个四边形的四个角，第一负载检修机器人1在该四边形内进行检修。三个第二锚固牵引机器人2和第三锚固牵引机器人2位于一个四边形的四个角，第二负载检修机器人1在该四边形内进行检修。第一负载检修机器人1和第二负载检修机器人1在桥塔12的不同侧面。

在一种实现方式中，在对桥塔12的一个侧面进行检修时，桥梁主体的检修机器包括：一个负载检修设备机器人，四个锚固牵引机器人2，负载检修机器人1和锚固牵引机器人2之间的牵拉导向系统。牵拉导向系统包括牵引绳索4，牵引绳索4可以是钢丝绳、麻绳、尼龙绳等。锚固牵引机器人2携带高载荷的吸附模块101，其可移动至轨道的预设位置形成锚固点。携带检修设备的负载检修机器人1本体布有高载荷吸附模块101。负载检修机器人1和锚固牵引机器人2之间分别用钢丝绳连接。四个锚固牵引机器人2分别安装在桥梁拉索上。由此，四个锚固点可布置成一个四边形区域，通过钢丝牵引和提升，负载检修机器人1的工作空间可覆盖该四边形区域，针对桥塔12检测，检修机器人可快速在该四边形区域进行扫描，发现桥塔12可能的病害；针对桥塔12修补，当负载检修机器人1检测到特定点有异常病害时，负载检修机器人1可移动到对应位置，然后利用其自带的吸附模块101吸附在桥塔12表面，然后再进一步地进行桥塔12修补工作。当该四边形区域内的桥塔12表面检修工作完成时，四个锚固牵引机器人2松开其掌足夹持模块6，并沿拉索轴向向上移动，形成一片新四边形待检修桥塔12表面区域，在牵引锚固机器人锚固后，卷扬机5将负载检修机器人1牵拉至新的四边形区域再次进行检修工作。如此往复工作，直至斜拉桥拉索桥顶处。通过形成多机群组协作，完成大面积桥塔12表面的检修问题。基于传统的并联绳驱机器人，将其锚固点设计成可移动式，极大拓展了机器人的检测范围及工作空间。同时，保留了并联绳驱机器人高负载、低运动惯量、可拓展性高及高容错性特点。同时，因为负载检修机器人1可同时跨越大面积桥塔12表面进行检修工作，且其运动能力不依赖桥塔12表面，机器人的越障能力和检修效率得到了极大的提高。

在对桥塔12和桥墩13两种不同的工作环境进行说明后，对负载检修机器人1和锚固牵引机器人2上的结构装置等进行说明。

本申请实施例的一种实现方式中，负载检修机器人1包括吸附模块101；

吸附模块101设置在负载检修机器人1的底部，吸附模块101能够抽吸形成负压，使得负载检修机器人1吸附在桥梁主体的表面。负载检修机器人1的底部是指负载检修机器人1在工作时朝向桥梁主体的一侧。吸附模块101包括空气泵和吸盘。吸盘设置在负载检修机器人1的底部。此处所说的吸附不是指对微观物质的化学吸附或物理吸附，而是指吸盘在低压或真空下的低压吸附或真空吸附。真空吸附技术是以大气压为作用力，在吸盘与工件之间形成密闭容积内，通过真空源抽出一定量的气体分子来使压力降低，使吸盘的内外形成压力差，在这个压力差的作用下把工件吸附——使得负载检修机器人1吸附在桥梁主体上。吸附模块101可以包括多个吸盘，吸盘可以排列为矩形阵列或圆周阵列等。吸盘也可以称为吸嘴。

本申请实施例的一种实现方式中，负载检修机器人1包括涵道推进模块102。涵道推进模块102也可以称为辅助吸附涵道推进模块102或涵道辅助贴面模块。

涵道推进模块102设置在负载检修机器人1的背部，涵道推进模块102能够形成推力，推力方向由负载检修机器人1的背部指向负载检修机器人1的底部。负载检修机器人1的背部是指负载检修机器人1在工作时远离桥梁主体的一侧。由负载检修机器人1的背部指向负载检修机器人1的底部，也就是从负载检修机器人1指向桥梁主体。涵道推进模块102包括涵道风扇，涵道的出风口设置在涵道推进模块102远离负载检修机器人1主体的一端，使得涵道推进模块102产生的气流的流动方向是从负载检修机器人1的背部远离负载检修机器人1，使得气流对负载检修机器人1的作用力是指向负载检修机器人1的背部的。在涵道推进模块102形成的推力的作用下，负载检修机器人1与桥梁主体之间产生压力，进而产生摩擦力，使得负载检修机器人1能够桥梁主体表面不移动。

吸附模块101和涵道推进模块102使得负载检修机器人1能够定点检测和维修。大型墙面类外部检修等行业，可以使用本申请实施例中的检修机器。

本申请实施例的一种实现方式中，负载检修机器人1包括主体车；

主体车包括车体和至少三个车轮，车轮设置在车体的边缘，吸附模块101设置在车体的底部，涵道推进模块102设置在车体的背部。此处以四个车轮为例子，四个车轮设置在车体的四角。设置车轮能够使得负载检修机器人1在桥梁主体表面运动，且避免磨损桥梁主体表面。车体上可以设置电机，以驱动车轮运动。车体上可以设置卷扬机5。

本申请实施例的一种实现方式中，负载检修机器人1包括检修机械臂103和视觉模块9；

检修机械臂103的末端安装视觉模块9。检修机械臂103可以伸缩、弯曲，灵活性高，能够实现多种检测和维修动作。视觉模块9可以包括摄像头、图像传感器等，用于对桥梁主体的表面进行拍摄，以检测桥梁主体的表面缺陷。

如图4所示，本申请实施例的一种实现方式中，负载检修机器人1由吸附模块101、检修机械臂103、涵道推进模块102及主体车等组成。负载检修机器人1自身没有移动能力，其移动的实现由其机身上的牵引绳索4牵引。当负载检修机器人1遍历桥梁主体表面时，视觉模块9对桥塔12表面进行同步的快速视觉检测，当负载检修机器人1发现桥塔12或桥墩13表面有缺陷时，负载检修机器人1吸附模块101会自动贴近桥塔12或桥墩13表面并稳定吸附，进而对该病害区域进行进一步精检并进行修补工作。视觉模块9也可以称为视觉感知模块或视觉指引模块。

本申请实施例的一种实现方式中，卷扬机5包括卷扬电机506、卷盘501、出入线口结构502、调整电机、传动件、双向螺杆504和调整螺母505；

卷扬电机506的输出端连接卷盘501，卷盘501旋转卷收或卷放牵引绳索4。卷扬电机506提供动力，带动卷盘501旋转，以卷放或卷收牵引绳索4。

调整电机的输出端连接传动件的输入端，传动件的输出端连接双向螺杆504。双向螺杆504常常被称作往复螺旋轴、水平螺杆轴、往复螺杆、双向螺旋轴、自换向螺杆等，双向螺杆504可以用于各种绞车的排缆器，也可用于各种水轮以及各种连续油管作业车的排管器。具有双向螺杆504的排缆器和排管器可以把缆绳、软管以及连续油管均匀有序地缠绕到卷盘501上，从而提高设备的技术水平。使用双向螺杆504能够减少牵引绳索4的损伤，延长牵引绳索4使用寿命。

调整螺母505与双向螺杆504配合，双向螺杆504沿同一方向旋转时，调整螺母505沿双向螺杆504的轴线往复运动，往复运动两端之间具有预设距离，预设距离小于或等于卷盘501的轴向厚度。预设距离小于或等于卷盘501的轴向厚度，避免牵引绳索4无法被卷盘501卷收。

出入线口结构502的第一端固定连接调整螺母505，牵引绳索4穿过出入线口结构502。牵引绳索4穿过出入线口结构502，使得出入线口结构502能够带动牵引绳索4随着调整螺母505沿双向螺杆504运动。

本申请实施例的一种实现方式中，卷扬机5还包括滑块507和导轨508；

导轨508与双向螺杆504平行设置，出入线口结构502的第二端固定连接滑块507，滑块507能够沿导轨508滑动，以使得出入线口结构502能够在导轨508和双向螺杆504间运动。双向螺杆504与滑块507、导轨508一起配合，可以产生精准的往复运动，使得牵引绳索4更加均匀地缠绕在卷盘501。

本申请实施例的一种实现方式中，卷扬电机506和调整电机为同一电机。在一台电机的输出端同时连接传动件的输入端和卷盘501，并设置好传动件的传动比，就能够使得一台电机同时作为卷扬电机506和调整电机。

如图5所示，卷扬机5由卷扬电机506、卷盘501、同步带503、双向螺杆504等组成。卷扬电机506将动力传动至卷盘501，卷盘501转动收放牵引绳索4，同时，牵引绳索4通过出入线口结构502出线或入线。于此同时，卷扬电机506将动力同步传动至同步带503减速机构并带动双向螺杆504转动。双向螺杆504又带动出入线口结构502来回摆动。通过这个设计，绳索可均匀排布在卷盘501上，不会出现局部缠绕的现象。

本申请实施例的一种实现方式中，夹持模块6包括抱爪对和蜗轮蜗杆603；

一个抱爪对的两组抱爪601在两组蜗轮蜗杆603的驱动下开闭，两组蜗轮蜗杆603的蜗轮固定在抱爪601的根部，两组蜗轮蜗杆603的蜗杆由同一轴连接。蜗杆的输入端连接电机的输出端。两组蜗轮蜗杆603的蜗杆由同一轴连接，使得一个抱爪对的两组抱爪601能够同步开闭。抱爪601的表面可以包裹柔性覆面材料602，避免损伤轨道。

如图6所示，夹持模块6是掌足夹持模块6。掌足夹持模块6主要由抱爪对、抱紧驱动电机605和两组对称的传动系统组成。抱爪对包括两组抱爪601，每组抱爪601包括一个抱爪601。为了提高抱爪对抱紧轨道表面时的摩擦力，在抱爪601接触轨道的表面覆盖一种柔性覆面材料602。传动系统采用三级传动机构来传递抱紧驱动电机605输出端的能量和力，即减速器606行星传动、抱爪对604传动和蜗轮蜗杆603传动。抱紧驱动电机605的输出端连接减速器606行星传动装置的输入端，减速器606行星传动装置的输出端通过抱爪对604与蜗轮蜗杆603传动装置的输入端连接。蜗轮蜗杆603传动装置被用在最后一级传动关节。因为涡轮蜗杆传动装置的自锁特性，抱爪对不能回驱。这也就意味着抱爪对可以在没有抱紧驱动电机605驱动时保持关节的位置而不改变。该设计在节能方面具有相当大的优势，特别是当机器人保持在某个位置时，抱紧驱动电机605可以停止工作减少能耗，而机器人本身仍可安全的锚固在轨道。使用掌足夹持模块6使得负载检修机器人1能够携带超大质量的检修装备。

本申请实施例的一种实现方式中，锚固牵引机器人2的驱动模块8包括多个旋翼机构；

多个旋翼机构以夹持模块6为中心圆周均匀分布，也就是多个旋翼机构分布在正多边形的顶点，夹持模块6位于该正多边形的外接圆圆心；或以抱爪对的轴线为轴对称分布，当抱爪对夹紧轨道时，抱爪对的轴线与轨道的轴线平行或重合。

本申请实施例的一种实现方式中，锚固牵引机器人2的驱动模块8还包括滚球形外壳；

旋翼机构设置在滚球形外壳内，滚球形外壳为镂空结构。滚球形外壳能够起到保护旋翼机构的作用，避免旋翼机构与轨道等发生碰撞。

本申请实施例的桥梁主体的检修机器，锚固点可移动，采用并联绳驱。桥梁主体的检修机器由三个部分组成：一个携带检修设备的负载检修机器人1，多个锚固牵引机器人2，以及负载检修机器人1和锚固牵引机器人2之间的牵拉导向系统。牵拉导向系统包括牵引绳索4和卷扬机5，牵引绳索4可以是钢丝绳。锚固牵引机器人2携带高载荷的夹持模块6，锚固牵引机器人2可移动至指定位置自锁形成锚固点。携带检修设备的负载检修机器人1也设置有吸附模块101和涵道推进模块102。夹持模块6可以是掌足夹持模块6。

负载检修机器人1和锚固牵引机器人2之间分别用钢丝绳连接。每根轨道每隔20-30米释放一台锚固牵引机器人2。由此，多个锚固牵引机器人2按一定间距锚固在轨道上，通过钢丝绳牵引和提升，负载检修机器人1的工作空间可覆盖桥梁主体表面。负载检修机器人1可快速对桥梁主体表面进行扫描检测，发现桥塔12或桥墩13可能的病害。当负载检修机器人1检测到特定点有异常病害时，负载检修机器人1可移动到对应位置，然后利用其自带的吸附模块101和涵道推进模块102附着在桥梁主体表面，然后再进一步地进行桥梁主体表面修补工作。

如图7所示，锚固牵引机器人2主要由夹持模块6、视觉模块9、绳索牵引模块7、驱动模块8及无人机机架组成。其中驱动模块8由滚球形外壳、桨叶、旋翼电机、电机座等组成。由旋翼电机带动桨叶高速旋转产生带动锚固牵引机器人2上升的升力。滚球形外壳可以很好地保护桨叶不会与外界环境发生碰撞，滚球形外壳为镂空结构，较大缝隙使得空气能够对流，以提供升力。无人机机架正上方安装有夹持模块6，其相对无人机机架有yaw偏航角方向自由度，以适应轨道的位置，使锚固牵引机器人2在悬停后，能够调整夹持模块6位置以抱紧轨道。视觉模块9用于在夹持模块6抱紧轨道的过程中，用以指引锚固牵引机器人2及夹持模块6达到理想的位置，从而抱紧轨道。绳索牵引模块7包括滑轮，牵引绳索4绕经滑轮。。驱动模块8也可以称为旋翼驱动模块8。滚球形外壳也可以称为滚轮圆形外壳、滚轮球形外壳。锚固牵引移动机器人也可以称为轨道锚固移动机器人。

本申请实施例通过形成多机群组协作，完成桥塔12和桥墩13的检修问题。主要特点是基于传统的并联绳驱机器人，将其锚固点设计成可移动式，极大拓展了机器人的检测范围及工作空间。保留了并联绳驱机器人高负载、低运动惯量、可拓展性高及高容错性特点。因为负载检修机器人1运动时不与桥梁主体表面接触，机器人的越障能力和检修效率得到了极大的提高。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种桥梁主体的检修机器，其特征在于，包括：至少一个负载检修机器人(1)、多个锚固牵引机器人(2)和多个卷扬机(5)；

所述至少一个负载检修机器人(1)中的部分或全部，与所述多个锚固牵引机器人(2)中的部分或全部，通过牵引绳索(4)连接，且每个所述锚固牵引机器人(2)至少与一个所述负载检修机器人(1)通过牵引绳索(4)连接；

多个所述卷扬机(5)设置于所述负载检修机器人(1)和/或所述锚固牵引机器人(2)，且每个所述卷扬机(5)分别用于卷收或卷放一组所述牵引绳索(4)，以改变所述负载检修机器人(1)与所述锚固牵引机器人(2)之间的相对位置；

所述锚固牵引机器人(2)包括驱动模块(8)和夹持模块(6)，所述驱动模块(8)用于驱动所述锚固牵引机器人(2)运动到轨道的预设位置，所述夹持模块(6)用于将所述锚固牵引机器人(2)固定在所述轨道的所述预设位置；

当多个所述锚固牵引机器人(2)分别固定在所述轨道的不同所述预设位置时，多个所述卷扬机(5)通过卷放或卷收所述牵引绳索(4)，控制所述负载检修机器人(1)的位置，以使所述负载检修机器人(1)对桥梁主体进行检修。

2.根据权利要求1所述的桥梁主体的检修机器，其特征在于，包括多个负载检修机器人(1)，所述多个负载检修机器人(1)包括第一组负载检修机器人(1)和第二组负载检修机器人(1)；

所述第一组负载检修机器人(1)通过所述牵引绳索(4)与所述锚固牵引机器人(2)连接，且通过所述牵引绳索(4)与所述第二组负载检修机器人(1)连接；所述第二组负载检修机器人(1)仅通过所述牵引绳索(4)与所述第一组负载检修机器人(1)连接，不通过所述牵引绳索(4)与所述锚固牵引机器人(2)连接。

3.根据权利要求2所述的桥梁主体的检修机器，其特征在于，第一组负载检修机器人(1)包括第一负载检修机器人(1)和第二负载检修机器人(1)，第二组负载检修机器人(1)包括第三负载检修机器人(1)；

第一负载检修机器人(1)、第二负载检修机器人(1)和第三负载检修机器人(1)，两两之间通过牵引绳索(4)连接；

多个锚固牵引机器人(2)分为两组，即第一组锚固牵引机器人(2)和第二组锚固牵引机器人(2)；第一组锚固牵引机器人(2)通过牵引绳索(4)与第一负载检修机器人(1)连接；第二组锚固牵引机器人(2)通过牵引绳索(4)与第二负载检修机器人(1)连接。

4.根据权利要求1所述的桥梁主体的检修机器，其特征在于，包括多个负载检修机器人(1)；

每个负载检修机器人(1)与多个锚固牵引机器人(2)中的部分通过牵引绳索(4)连接；多个锚固牵引机器人(2)中的至少一个与两个或两个以上负载检修机器人(1)通过牵引绳索(4)连接。

5.根据权利要求4所述的桥梁主体的检修机器，其特征在于，多个负载检修机器人(1)包括第一负载检修机器人(1)和第二负载检修机器人(1)，多个锚固牵引机器人(2)包括第一锚固牵引机器人(2)、第二锚固牵引机器人(2)和第三锚固牵引机器人(2)；

第一负载检修机器人(1)和第一锚固牵引机器人(2)通过牵引绳索(4)连接；第二负载检修机器人(1)和第二铸造检修机器人通过牵引绳索(4)连接；

第三锚固牵引机器人(2)通过牵引绳索(4)连接第一负载检修机器人(1)和第二负载检修机器人(1)。

6.根据权利要求1所述的桥梁主体的检修机器，其特征在于，所述负载检修机器人(1)包括吸附模块(101)；

吸附模块(101)设置在负载检修机器人(1)的底部，吸附模块(101)能够抽吸形成负压，使得负载检修机器人(1)吸附在桥梁主体的表面。

7.根据权利要求6所述的桥梁主体的检修机器，其特征在于，所述负载检修机器人(1)包括涵道推进模块(102)；

涵道推进模块(102)设置在负载检修机器人(1)的背部，涵道推进模块(102)能够形成推力，推力方向由负载检修机器人(1)的背部指向负载检修机器人(1)的底部。

8.根据权利要求7所述的桥梁主体的检修机器，其特征在于，负载检修机器人(1)包括主体车；

主体车包括车体和至少三个车轮，车轮设置在车体的边缘，吸附模块(101)设置在车体的底部，涵道推进模块(102)设置在车体的背部。

9.根据权利要求1所述的桥梁主体的检修机器，其特征在于，负载检修机器人(1)包括检修机械臂(103)和视觉模块(9)；

检修机械臂(103)的末端安装视觉模块(9)。

10.根据权利要求1所述的桥梁主体的检修机器，其特征在于，所述卷扬机(5)包括卷扬电机(506)、卷盘(501)、出入线口结构(502)、调整电机、传动件、双向螺杆(504)和调整螺母(505)；

所述卷扬电机(506)的输出端连接所述卷盘(501)，所述卷盘(501)旋转卷收或卷放所述牵引绳索(4)；

所述调整电机的输出端连接所述传动件的输入端，所述传动件的输出端连接所述双向螺杆(504)；

所述调整螺母(505)与所述双向螺杆(504)配合，所述双向螺杆(504)沿同一方向旋转时，所述调整螺母(505)沿所述双向螺杆(504)的轴线往复运动，往复运动两端之间具有预设距离，所述预设距离小于或等于所述卷盘(501)的轴向厚度；

所述出入线口结构(502)的第一端固定连接所述调整螺母(505)，所述牵引绳索(4)穿过所述出入线口结构(502)；

所述卷扬机(5)还包括滑块(507)和导轨(508)；

所述导轨(508)与所述双向螺杆(504)平行设置，所述出入线口结构(502)的第二端固定连接所述滑块(507)，所述滑块(507)能够沿所述导轨(508)滑动，以使得所述出入线口结构(502)能够在所述导轨(508)和所述双向螺杆(504)间运动。

11.根据权利要求10所述的桥梁主体的检修机器，其特征在于，所述卷扬电机(506)和所述调整电机为同一电机。

12.根据权利要求1所述的桥梁主体的检修机器，其特征在于，所述夹持模块(6)包括抱爪对和蜗轮蜗杆(603)；

一个所述抱爪对的两组抱爪(601)在两组所述蜗轮蜗杆(603)的驱动下开闭，两组所述蜗轮蜗杆(603)的蜗轮固定在所述抱爪(601)的根部，两组所述蜗轮蜗杆(603)的蜗杆由同一轴连接。

13.根据权利要求12所述的桥梁主体的检修机器，其特征在于，所述锚固牵引机器人(2)的驱动模块(8)包括多个旋翼机构；

多个所述旋翼机构以所述夹持模块(6)为中心圆周均匀分布，或以所述抱爪对的轴线为轴对称分布；

所述驱动模块(8)还包括滚球形外壳；

所述旋翼机构设置在所述滚球形外壳内，所述滚球形外壳为镂空结构。

Images